- •1.1.1. Поняття множини
- •1.1.2. Елементи множини
- •1.1.3. Рівність множин
- •1.1.4. Задання та запис множин
- •1.1.5. Підмножини. Універсальна множина.
- •1.1.6. Операції над множинами та їхні властивості
- •Доведемо обернене включення:.
- •1.1.7. Потужність множин
- •Література
- •1.2.2. Декартовий (прямий) добуток множин
- •1.2.3. Бінарні відношення
- •1.2.4. Переріз відношення. Фактор-множина
- •1.2.5. Способи задання відношень
- •Література
- •Тема 1.3. Властивості відношень
- •1.3.1. Теоретико-множинні операції над відношеннями
- •1.3.2. Композиція відношень
- •1.3.3. Обернені відношення
- •1.3.4. Рефлексивні, симетричні і транзитивні відношення
- •1.3.5. Відношення еквівалентності
- •1.3.6. Відношення порядку
- •1.3.7. Відображення і функції
- •Література
- •Розділ 2. Теорія графів
- •Тема 2.1. Основні елементи теорії графів
- •2.1.1. Поняття графа
- •2.1.2. Ізоморфізм графів. Підграф. Суграф. Частковий граф
- •2.1.3. Числові характеристики графа
- •2.1.4. Маршрути незамкнені (ланцюги, шляхи) і замкнені (цикли, контури). Повнота. Зв’язність. Сильна зв’язність
- •2.1.5. Способи задання графа
- •Література
- •Тема 2.2. Операції над графами
- •2.2.1. Поняття графа
- •Тема 2.3. Дерева і цикли у графах
- •2.3.1. Компоненти зв’язності
- •Розглянемо незв’язний неорієнтований граф .
- •Отже, наведений на прикладі граф має три компоненти зв’язності.
- •2.3.2. Ранг та цикломатичне число графа
- •Якщо граф – вироджений, тобто має лише вершини, а ребра – відсутні, то і. За теоремою 2.3.2 додавання нового ребра збільшує або, або. Отже, числатаможуть лише зростати.
- •2.3.3. Дерева і ліси
- •Література
- •Тема 2.4. Розфарбування графа
- •2.4.1. Задача про чотири фарби. Правильне розфарбування графа
- •2.5.2. Визначення хроматичного числа. Хроматичний поліном
- •Література
- •Розділ 3. Загальна алгебра
- •Тема 3.1. Групи
- •3.1.1. Поняття алгебраїчної операції
- •3.1.2. Означення і приклади груп
- •Література
- •Тема 3.3. Поля
- •3.3.1. Означення поля. Приклади полів
- •3.3.2. Властивості полів
- •Література
- •Розділ 4.
- •Тема 4.1 булева алгебра
- •4.1.1 Визначення булевої функції
- •4.1.2. Формули логіки булевих функцій
- •4.1.3. Рівносильні перетворення формул
- •Основні правил булевих формул.
- •Правило рівносильних перетворень
- •4.1.4. Двоїстість. Принцип двоїстості.
- •4.1.5. Булева алгебра (алгебра логіки). Повні системи булевих функцій
- •Література
- •Тема 4.2. Нормальні форми
- •4.2.2 Розкладання булевої функції по змінним
- •Література
- •Тема 4.3. Мінімізація формул булевих функцій у класі диз'юнктивних нормальних форм
- •4.3.1. Застосування алгебри булевих функцій до релейно-контактних схем
- •Контрольні питання до теми 4
- •Література
- •Розділ 5.Комбінаторний аналіз
- •Тема 5.1. Основні поняття комбінаторного аналізу
- •5.1.1. Основні правила комбінаторики
- •Розв’язання
- •5.1.2. Розміщення. Розміщення з повтореннями
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •5.1.3. Перестановки. Перестановки з повтореннями
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •5.1.4. Комбінації. Комбінації з повтореннями
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •5.1.6. Біном Ньютона. Трикутник Паскаля. Властивості біноміальних коефіцієнтів
- •Література
- •Розділ 6.Теорія інформації та кодування
- •Тема 6.1. Теоретичні положення
- •1.2. Приклади розв’язання задач
- •6.3. Задачі
- •Література
- •7. Ефективне кодування
- •7.1. Теоретичні положення
- •7.2. Приклади розв’язання задач
- •Задача 7.2.2
- •Задача 7.2.5
- •1010000011001010011001001011110.
- •0001011011011101100110101100001011011.
- •7.3. Задачі
- •Література
1.3.5. Відношення еквівалентності
Означення 1.3.11. Бінарне відношення R називають відношенням еквівалентності, коли воно рефлексивне, симетричне і транзитивне.
Отже, R є відношенням еквівалентності, якщо:
;
;
.
Якщо
при цьому
,
то говорять, що
– відношення еквівалентності на множині
.
Наприклад,
відношення
є відношенням еквівалентності.
Відношеннями еквівалентності є також відношення рівності, рівно потужності множин, конгруентності, подібності, діагональне, порожнє та універсальне відношення.
Важливу роль відіграє в математиці відношення “мають однакову остачу при діленні на k” або “конгруентні за модулем k”, яке є відношенням еквівалентності на множині N натуральних чисел для будь-якого фіксованого kN. Відношення конгруентності за модулем k часто позначають a b (mod k). Цьому відношенню належать, наприклад, пари натуральних чисел (17,22), (1221,6), (42,57) для k=5, тобто 17 22(mod 5), 1221 6 (mod 5), 42 57 (mod 5).
Нехай
– відношення еквівалентності і
.
Означення
1.3.12. Переріз
відношення
за елементом
називають класом еквівалентності за
відношенням
і позначають
або
.
Отже,
за означенням
.
Тобто клас еквівалентності
містить всі такі елементи множини
,
які перебувають у відношенні
з елементом
.
Наприклад,
якщо
– відношення паралельності у площині
,
а
– деяка фіксована пряма у цій площині,
то клас еквівалентності
містить усі прямі площини
,
паралельні прямій
.
Теорема
1.3.1.
Будь-які два класи еквівалентності за
відношенням
або не мають спільних елементів, або
збігаються.
Теорема
1.3.2.
Будь-яку множину
,
в якій задано відношення еквівалентності
,
можна подати у вигляді об’єднання
різних класів еквівалентності за
відношенням
,
тобто
.
Означення
1.3.13. Множину всіх класів еквівалентності
за відношенням
називають фактор-множиною
множини
за відношенням
:
або
,
де
– сукупність таких елементів множини
,
яким відповідають різні класи
еквівалентності.
Наприклад,
якщо
– сукупність всіх студентів певної
групи, які отримали за іспит оцінку
,
а
– відношення еквівалентності, що
визначається умовою
тоді і тільки тоді, коли
і
,
то
.
Фактор-множина для відношення “конгруентні
за модулем 3” на множині N
натуральних чисел складається з трьох
класів { 3k
| kN
}, { 3k-1
| kN
} і { 3k-2
| kN}.
Потужність фактор-множини |А/R| називають індексом розбиття або індексом відношення еквівалентності R.
Нехай
R
відношення еквівалентності на множині
А.
Відображення множини А
на фактор-множину А/R,
яке кожному елементу aА
ставить у відповідність клас
еквівалентності
,
називають канонічним
або природним
відображенням
множини А
на фактор-множину А/R.
1.3.6. Відношення порядку
Означення
1.3.14. Бінарне відношення
R
називають відношенням
строгого порядку,
коли воно антисиметричне і транзитивне.
Позначають:
або
.
Отже R – відношення строгого порядку, якщо:
;
.
Наприклад, розташування символів у довільному скінченному алфавіті означує відношення строгого лексикографічного порядку, яке лежить в основі впорядкування словників, енциклопедій, індексів, довідників, списків, таблиць тощо.
Означення
1.3.15. Якщо відношення порядку є рефлексивним
(
),
то його називають відношенням
часткового (нестрогого)
або квазіпорядку.
Позначають:
або
.
Наприклад,
у числових множинах N, Q, R встановлено
відношення строгого (
)
і нестрогого (
)
порядку.
Множину
M,
на якій задано відношення порядку,
називають впорядкованою,
а
елементи
a,bM
– порівнюваними
за
відношенням R,
якщо виконується
або
.
Запис
означає, що у множині
відношення порядку
.
Впорядковану множину M, в якій будь-які різні два елементи є порівнюваними між собою, називають лінійно впорядкованою множиною або ланцюгом. Відповідне відношення R (як строге, так і нестроге), задане на лінійно впорядкованій множині, називають лінійним (досконалим) порядком.
Очевидно, відношення рівності є відношенням часткового порядку на будь-якій множині M, цей порядок називають тривіальним.
Теорема
1.3.3.
Якщо
– відношення строгого (нестрогого)
порядку, то обернене відношення
– теж відношення строгого (нестрогого)
порядку.
Нехай M частково впорядкована множина і A деяка непорожня підмножина множини M.
Означення 1.3.16. Верхньою гранню підмножини AM в множині M називається елемент bM такий, що ab всіх aA. Елемент b називається найбільшим елементом множини M, якщо b – верхня грань множини M. Відповідно, елемент c частково впорядкованої множини M називається нижньою гранню підмножини AM, якщо ca для будь-якого aA. Елемент c – найменший в множині M, якщо c – нижня грань самої множини M.
Означення 1.3.17. Елемент xM називається максимальним в множині M, якщо не існує елемента aM такого, що x<a. Відповідно, елемент nM називається мінімальним у множині M, якщо не існує елемента aM такого, що a<n.
У лінійно впорядкованій множині поняття найбільшого і максимального (найменшого і мінімального) елементів збігаються.
